起重機械鋼絲繩的科學(xué)使用、管理及保養(yǎng)
　　黃沛開封市特種設(shè)備檢測檢驗所
　　[摘要]本文通過對起重機械用鋼絲繩的在用現(xiàn)狀、使用壽命、損傷形式及保養(yǎng)管理等多方面闡述，論述了起重機械用鋼絲繩如何做到科學(xué)管理、有效保養(yǎng)、安全使用，指出了在起重設(shè)備鋼絲繩管理中應(yīng)該注意的問題。
　　關(guān)鍵詞：鋼絲繩起重機械科學(xué)使用管理保養(yǎng)
　　起重機械是國民經(jīng)濟建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)備，在我國的各項工業(yè)化生產(chǎn)中無處不在，發(fā)揮著無可替代的重要作用，與人民群眾生活密切相關(guān)。鋼絲繩，是起重機械承載所必須的主要柔性構(gòu)件，在國民經(jīng)濟各領(lǐng)域得到廣泛采用，使用量巨大。鋼絲繩的性能、質(zhì)量時刻關(guān)系到大量設(shè)備和人員的安全。
　　一、起重機械鋼絲繩使用現(xiàn)狀
　　在安全管理中，相比起重機械的各類安全裝置來講，鋼絲繩作為起重機械關(guān)鍵組件及重要吊裝裝備，它的使用、管理情況長期以來一直不能引起足夠的重視，以至于每年的起重機械鋼絲繩斷裂事故頻發(fā)。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，每年因鋼絲繩斷裂問題引起起重機械事故占到全部設(shè)備質(zhì)量事故的40%左右。由于鋼絲繩安全沒有得到有效控制，機毀人亡的慘痛教訓(xùn)竟然屢見不鮮：2007年12月19日，湖北荊岳長江大錢工地鋼絲繩斷裂，造成5人死亡；2008年6月浙江甬臺鐵路工地鋼絲繩斷裂，造成7人死亡21人受傷；2008年10月28日，重慶市芙蓉江跨海大橋施工現(xiàn)場鋼絲繩突然斷裂，造成11人死亡12人受傷。
　　鋼絲繩已成為起重機械事故頻發(fā)的重大危險源，鋼絲繩疲勞、斷絲、磨損、銹蝕等技術(shù)缺陷業(yè)已成為難測難防的重大隱患。鋼絲繩的應(yīng)用性研究表明：只要運行，鋼絲繩損傷幾乎不可避免——“正常”使用的鋼絲繩仍然屢屢發(fā)生斷裂事故，就是因為積累的損傷使得鋼絲繩實際上并非想象中那樣安全；只要運行，鋼絲繩強度已處在未知的低點——受載荷作用與環(huán)境影響，鋼絲繩的力學(xué)性能將在磨合期后持續(xù)退化，而最可怕是難以掌握退化已經(jīng)到了何種程度；只要運行，鋼絲繩安全始終令人心懸一“線”——即便無故障運行了100小時，也不能保證下一小時仍是安全可靠；即便看起來完好無缺，也不能保證運行絕對安全。
　　二、鋼絲繩的使用壽命及損傷因素
　　鋼絲繩是起重機主用的柔性傳力構(gòu)件，規(guī)格品種多、使用狀況比較復(fù)雜，筆者通過多年的起重機械安全檢測工作，總結(jié)出影響鋼絲繩使用壽命有多種因素：
　　1.使用頻率鋼絲繩的使用頻率以總運轉(zhuǎn)小時數(shù)和平均日工作小時數(shù)來衡量。在總運轉(zhuǎn)小時數(shù)一定的情況下，使用越頻繁，即日平均工作小時數(shù)越高，鋼絲繩就越容易疲勞，磨損和斷絲就越快，使用壽命就越短。
　　2.載荷情況在各種載荷中，動、靜載荷的級別和性質(zhì)對鋼絲繩的使用壽命影響尤為明顯。當(dāng)鋼絲繩頻繁承受較大的動、靜載荷特別是較大的沖擊載荷時，就可能增加鋼絲繩的微量伸長率，載荷超過彈性極限時，鋼絲繩斷裂的隱患就增加。
　　3.潤滑狀況保證鋼絲繩充足的潤滑和正確合理使用鋼絲繩的潤滑油，對于延長鋼絲繩的使用壽命至關(guān)重要。有資料表明，對鋼絲繩進行系統(tǒng)潤滑，可使鋼絲繩壽命延長2～3倍。
　　4.鋼絲繩選型鋼絲繩的選型包括鋼絲繩的種類選擇和品牌選擇，各類起重機械所用鋼絲繩的選擇，要根據(jù)其實際的工作條件來確定。實踐證明，鋼絲繩的選型是否合理，將直接影響其使用的安全經(jīng)濟性。
　　5.設(shè)計制造因素在鋼絲繩纏繞系統(tǒng)中，滑輪直徑與鋼絲繩直徑比值，以及鋼絲繩中心線與卷筒、滑輪軸線中點連線產(chǎn)生偏角的影響是設(shè)計制造因素影響的主要方面。
　　然而鋼絲繩在使用過程中通常會因為正�；蚍钦�常使用，而出現(xiàn)以下多種損傷形式。
　　1.磨損
　　磨損是鋼絲繩最常見的損傷現(xiàn)象，一般分為外部磨損、變形磨損和內(nèi)部磨損3種情況。
　　1.1、外部磨損潤滑鋼絲繩在使用過程中其外周與滑輪槽、卷筒壁、鉤頭等物體表面接觸而引起外部磨損后繩徑將變細、外周表面的細鋼絲被磨平，使承受載荷的鋼絲截面積減小，鋼絲繩的破斷載荷也相應(yīng)降低。
　　1.2、變形磨損由于振動、碰撞而造成的鋼絲繩表面撞損是一種局部磨損現(xiàn)象。如卷筒表面的鋼絲繩受到其它物體的撞擊、起升鋼絲繩相互打纏或者由于滑輪與卷筒中心偏斜而產(chǎn)生的咬繩現(xiàn)象，都會使鋼絲繩產(chǎn)生變形磨損。
　　1.3、內(nèi)部磨損由于鋼絲繩的彎曲使內(nèi)部各根細鋼絲相互作用產(chǎn)生滑移，股與股之間接觸應(yīng)力增大，相鄰股間的鋼絲產(chǎn)生局部壓痕深凹，當(dāng)反復(fù)循環(huán)拉伸彎曲時在深凹處則產(chǎn)生應(yīng)力集中而折斷，構(gòu)成了內(nèi)部磨損。從表面受壓磨損來看，鋼絲繩采用線接觸比采用點接觸較為有利，采用面接觸比采用線接觸更有利，因此選擇線接觸或者面接觸類型的鋼絲繩是減少內(nèi)部磨損的有效途徑。
　　2.疲勞
　　鋼絲繩在使用過程中主要承受彎曲疲勞和拉伸、扭曲、振動引起的疲勞。
　　2.1、彎曲疲勞鋼絲繩無數(shù)次地彎曲、重復(fù)繞過滑輪或卷筒時，使鋼絲產(chǎn)生疲勞、韌性下降，最終導(dǎo)致斷絲。疲勞斷絲一般出現(xiàn)在股的彎曲程度最厲害一側(cè)的外層鋼絲上，通常情況下疲勞斷絲的出現(xiàn)意味著鋼絲繩已經(jīng)接近使用后期。
　　2.2、拉伸、扭曲和振動引起的疲勞捆扎鋼絲繩在起動和制動的始末、承受載荷的前后，其變化的拉伸應(yīng)力會引起金屬疲勞，此外鋼絲繩經(jīng)常受到扭曲和振動也是產(chǎn)生疲勞的原因。疲勞損傷的原理是在變應(yīng)力的作用下細鋼絲表面由于各種滑移形成初始裂紋，裂紋尖端在切應(yīng)力的作用下反復(fù)產(chǎn)生塑性變形并擴展直至斷裂。疲勞引起的斷絲斷口一般平齊，多半出現(xiàn)在表層鋼絲上，很有規(guī)律。
　　3.銹蝕
　　鋼絲繩一般露天使用，日曬雨淋受到腐蝕，尤其在有害氣體與惡劣環(huán)境下使用損傷就更嚴(yán)重。因受損的鋼絲繩的表面存在氧親和性的差異，從而產(chǎn)生很多圓形腐蝕坑并逐步加深，這些坑就成了應(yīng)力集中點、疲勞裂紋的源泉。與此同時腐蝕使鋼絲繩的截面積減小，彈性和承受沖擊的能力降低。
　　4.變形
　　鋼絲繩的變形原因主要來自外傷、壓潰、扭結(jié)等形式。
　　4.1、外傷操作中鋼絲繩與其它設(shè)備不正常的接觸而造成外傷。最明顯的外傷是鋼絲繩在滑輪里滑槽、在卷筒上跳出擋板，結(jié)果致使幾十米乃至數(shù)百米的鋼絲繩因為局部軋壞而報廢。
　　4.2、壓潰鋼絲繩在卷筒上卷亂后相互傾軋，易產(chǎn)生壓潰現(xiàn)象，操作時發(fā)出軋吱軋吱的聲響，并在局部迅速出現(xiàn)斷絲與壓扁的痕跡。
　　4.3、扭結(jié)鋼絲繩在局部扭曲后產(chǎn)生的永久變形叫扭結(jié)，扭曲的方向與鋼絲繩旋向一致的稱為正扭結(jié)，反之稱為負扭結(jié)。普通鋼絲繩帶有自轉(zhuǎn)性，如果繩股端部不加捆扎便施加張力，則繩股會向倒捻方向旋轉(zhuǎn)，這是造成扭結(jié)的內(nèi)在因素。
　　5.咬繩
　　鋼絲繩咬繩現(xiàn)象一般發(fā)生在多層卷繞的起重機卷筒上，有槽雙層卷繞的起重卷筒更甚。根據(jù)卷筒上前若干圈鋼絲繩不經(jīng)常使用但又不能缺少的特點，可將這若干圈鋼絲繩繞存在卷筒的一側(cè)，而把工作頻繁的重載受力區(qū)段單層卷繞，這樣極大地改善了鋼絲繩的接觸狀況，也消除了咬繩現(xiàn)象。
　　6.過載
　　鋼絲繩隨著載荷的增加會有微量的伸長，當(dāng)載荷超過彈性極限時鋼絲繩就可能斷裂。因過載而破斷鋼絲繩的斷口呈松散狀，6股鋼絲繩的斷口位置大多數(shù)不在一起，繩芯外露，這是鋼絲繩因過載而斷裂的特征。過載的鋼絲繩即使不發(fā)生斷裂事故也會大大縮短使用壽命。
　　三、鋼絲繩的保養(yǎng)、管理
　　鋼絲繩科學(xué)的使用、保養(yǎng)及合理化管理能夠很大程度上提高起重機械鋼絲繩的有效工作時間，有利于起重運輸機械的安全生產(chǎn)和節(jié)能降耗工作。
　　科學(xué)的使用其實在每次鋼絲繩的安裝或更換過程中就已經(jīng)開始了：
　　1.鋼絲繩的截取工作將鋼絲繩從繩筒上取下，截取合適的長度，并放在干凈處，安裝前的鋼絲繩要呈現(xiàn)自然狀態(tài)，設(shè)備安裝或維修人員在裝配和更換鋼絲繩時，要特別注意并防止鋼絲繩的扭結(jié)。

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